【2024年11月05日訊】（記者宋唐、易如採訪報導）近些年美中關係緊張，芯片設計工具EDA也成為美中科技競爭的新戰場。儘管中共不計成本與後果地進行巨額補貼，但仍沒有辦法解決發展EDA最大的障礙。
什麼是EDA？
ECAD或稱為EDA，即電子設計自動化（Electronic design automation），是芯片設計必不可缺的一個軟件工具。
不同的製程階段，有不同的EDA工具，22nm至5nm製程，主流工藝架構是FinFET；GAA屬於下一代芯片工藝，是2nm製程以下的主流工藝架構。
雖然EDA行業僅占價值6000億美元全球半導體行業的1.6%，但卻是開發最新尖端芯片供應鏈中的關鍵瓶頸。製程越先進的芯片，對EDA工具的依賴度越高。
全球EDA領域由三家美國公司主導：Synopsys、Cadence和Siemens EDA，這三家公司共同生產了設計、生產和測試最複雜芯片所需的幾乎所有軟件。
三大巨頭產品都支持的最先進工藝，能達到2nm，而中國國內華大九天僅一款產品支持5nm，思爾芯的EDA產品僅支持10nm製程，其它僅支持28nm製程，與國際工藝相差甚遠。
上海諮詢公司ICWise Research的數據顯示，儘管中國大陸努力生產本土尖端芯片，但這三家公司仍占據中國 EDA 市場近80%的份額。
美國晶元軟體製造商新思科技（Synopsys）。示意圖（Shutterstock）
台灣工研院政策與區域研究組組長李冠樺對表示，EDA是IC設計業者的協助工具，IC設計業者透過EDA的工具，把程式語言轉化成實地晶片布局，然後將實體晶片布局資料打包以後，交給晶圓代工業者製作光罩，然後進行製造。
「隨著晶片設計越來越走向高階，比如Apple的A17 Pro晶片大概有近190億個電晶體，把這190億個電晶體合適布局到晶片上面， EDA的功能和運算能力必須非常強大。」
國產EDA通過3nm認證？
2022年8月，美國對中國實施GAA工藝EDA的出口禁令，限制中共發展下一代3納米以下製程芯片技術的能力。
2023年美國制裁後不久，大陸網絡很快傳出，華大九天宣布其EDA軟件已經成功支持了3nm工藝節點，且已經獲得台積電和三星等全球領先的芯片代工廠商的認可和下單。國產EDA廠商概倫電子也支持7nm/5nm/3nm等先進工藝節點。
2023年2月28日江蘇省宿遷市一個生產半導體芯片的工廠。(STR/AFP)
李冠樺表示，「大陸網絡提到台積三星兩邊下單，我有點疑惑，不太符合我的認知，我不太能認同它達到了國際先進水平。」
他分析說，事實上對於IC業者來說，EDA工具除了必須要有優良布局能力以外，還有兩個因素非常關鍵：一個就是EDA業者必須能夠提供豐富的矽智財庫（IP Library又稱知識產權核庫），因為程式語言變成實際的電晶體布局，很多需要事前的轉化驗證，國際上像Cadence或Synopsys，更強調能把程式語言轉化成真正可以落實、確保良率的矽智財元件。
「其次就是矽智財元件在開發的時候，必須要跟晶圓代工業者高度配合，越先進的製程越需要如此，這樣才能確保可以完美地實現在代工廠的製造上面。」
台灣工研院政策與區域研究組組長李冠樺（李冠樺）
他總結說，「如果從布局能力、豐富的矽智財及跟晶圓代工的高度配合這三個條件來看，華大九天頂多只是在布局能力可以達到3奈米布局要求，至於後兩個條件，我是持懷疑態度的。」
台灣IC設計資深經理Brad Liao對表示，通常認定一個EDA軟體在3奈米成功，是指IC設計公司利用EDA的軟體設計出晶片，交給台積電、三星等具有3奈米技術的代工廠製造。而且製造出來的晶片測試結果是成功的，才能說這個EDA軟體在3奈米OK。
「目前沒有看到任何一家IC設計公司，利用華大的EDA設計出3奈米產品有產出。所以，華大的宣布只是自己宣稱的，並沒有真正經過市售產品驗證過的。」他說。
中共巨額補貼也解決不了發展障礙
面對美國全面的芯片出口管制，中共試圖自力更生。中共2021年發布的最新五年經濟規劃中，將芯片設計軟件確定為半導體行業技術突破的重中之重。
2023年，南京成立了國家EDA創新中心，並將其目標設定為「承擔打破美國在EDA軟件領域壟斷的關鍵工作」。
同時，加大政府對國內EDA產業的補貼，並推動國內企業占據更大的市場份額。
2018年9月，中共「大基金」項目投入華大九天2400萬人民幣的股權；2019年5月華為被美國納入實體清單後，中共財政部與稅務總局宣布IC設計企業與軟體企業可享「兩免三減半」政策。
地方政府也紛紛推出EDA產業的補貼政策：深圳2019年5月宣布補貼EDA公司資本支出20%、對EDA營運收入10%給予獎勵補貼，EDA最重要的研發費用給予30%補助等等；上海2022年補貼EDA企業投資30% 、杭州2022年7月補貼EDA R&D 15%、北京則於2023年2月宣布補貼最多50%的EDA工具採購費用。
華大九天2024 年上半年，華大九天獲得了7700萬元人民幣的政府補貼。
李冠樺表示，對於半導體來說，補貼已是中共的一個戰略了，即便是現在經濟不景氣，它還會持續進行補貼。因為對它來講，這是非常關鍵卡脖子的技術，一定要想辦法掌握自主能力。
Brad Liao表示，設計一個晶片需要投入大量的人力、金錢和時間，而中國大陸的EDA軟體目前技術依然落後國際三大EDA廠。目前中國大陸很多IC設計公司使用的國際EDA大廠軟體是盜版的，所以在中國大陸，它本身使用本土EDA工具的誘因非常小。萬一中國大陸的補貼再取消之後，本土EDA廠商的前景會更加黯淡。
儘管中國EDA企業雖有短期政府大力注資，但長期結構上仍面臨人才不足、EDA生態環境弱、產品成熟度差、無法有先進製程代工廠商配合研發等問題。
李冠樺表示，中國大陸發展EDA最大的障礙，還是在於它沒辦法取得台積電等代工廠先進製程的配合。因此即便它做出來了，它實現的良率跟功能，是不是都達到原先設計者的預期，還是存疑的。
他說，因為布局能力靠發展運算，還有辦法克服。但先進製程比的是最先端的技術以及資本。在目前美國的管制下面是有困難的。所以距離美國的領先水準的差距還蠻大的。
「中國的EDA頂多就是在中國境內，應該是走不出中國了。」
Brad Liao表示，美國目前在EDA工具上的制裁只限於GNA電晶體的技術，也就是2-3奈米的技術，這是非常先進的技術。目前中國大陸IC設計公司，基本上沒有人使用2-3奈米的技術來進行量產， 2-3奈米以外的都沒有限制。
「EDA軟體技術障礙沒有像光刻機這麼遙不可及，技術的障礙也沒有那麼大，所以我覺得不會引發美國新一輪的EDA制裁。」
李冠樺表示，EDA不過就是在晶片實現中的協助工具，現在美國已經對先進設計上的EDA工具有制裁，包含人才上面，都已經進行了充分的管制了。事實上應該已經幾乎把可能的路都堵住了，應該不會有新一輪的制裁。
責任編輯：林妍#
